diffusionsstyrda

Diffusionsstyrda, eller diffusion-controlled, beskriver processer där den övergripande hastigheten bestäms av hur snabbt ämnen diffunderar genom ett medium för att mötas eller nå en reaktiv plats, snarare än av den kemiska omvandlingen när kontakt väl har uppnåtts. Sådana regime förekommer ofta i utspädda lösningar, elektrokemi, enzymkatalys under vissa förutsättningar och inom materialvetenskap, där mass transport till en reaktionsplats är begränsningen.

Teoretiskt kopplas diffusionsstyrd reaktion till klassiska diffusionsteorier, bland annat Smoluchowskis teori för bimolekylära reaktioner i lösningar. För två sfäriska reagerande partiklar kan diffusionsstyrd hastighetskonstant beskrivas som k_diff = 4π(D_A + D_B)R, där D_A och D_B är de olika ämnens diffusionskoefficienter och R den effektiva reaktionsradien. I mer komplexa system används ofta reaktions-diffusions-ekvationer där koncentrationen C följer ∂C/∂t = D∇^2C − k f(C), med Fick lagar som bakgrund.

Skillnaden mellan diffusionsstyrda och diffusionpåverkade (diffusion-influenced) processer är att i det förstnämnda är diffusionen den centrala begränsningen för hastigheten, medan i det senare är diffusionen en del av en kombination av transport och inre kemiska steg. Exempel är biokemiska reaktioner som når diffusionstimplad hastighet, diffusion-limiterad trivsel vid enzymkatalys, diffusionsstyrd aggregation (DLA) i aggregations- och kornbildningsprocesser, samt mass-transportbegränsningar i elektroder och sensorers respons. Diffusionsstyrda mekanismer används inom forskning och tekniska tillämpningar för att förstå och manipulera transport- och reaktionshastigheter.